O problema: a manutenção por calendário não basta
Um inversor de frequência é quase todo semicondutores e cobre, e isso raramente se desgasta. Duas partes, sim: os capacitores eletrolíticos do barramento CC e os ventiladores. São os consumíveis, e trocá-los a tempo é quase tudo o que significa a manutenção preventiva de um inversor.
Os dois envelhecem com o calor, não com a data do calendário. Um inversor em uma sala fresca e limpa pode manter seus capacitores o dobro do tempo que o mesmo inversor em um painel quente ao lado de um forno. Por isso, um único intervalo para todos os inversores chega cedo demais para uns e tarde demais para outros.
- Capacitores do barramento CC: secam por dentro. A vida deles depende da temperatura do núcleo, que sobe com o ar ao redor e com a corrente de ripple que passa por eles.
- Ventiladores: falham quando envelhece a graxa dos rolamentos. Ela envelhece mais rápido com calor, só enquanto o ventilador gira, e mais rápido ainda com poeira.
A armadilha do calendário
| Sala limpa | Painel com poeira | |
|---|---|---|
| Temperatura | 25 °C | 45 °C |
| Carga | 60% | 90% |
| Horas por dia | 8 | 24 |
| Ambiente | Limpo | Com poeira |
| Desequilíbrio da rede | 0% | 2% |
| Capacitores do barramento CC | 15,0 anosteto da estimativa | 2,7 anos |
| Ventiladores | 15,0 anosteto da estimativa | 2,0 anos |
Mesmo inversor, mesmo calendário.
Estime para o seu inversor
Informe as condições reais de operação — o ar ao redor do inversor, sua carga, suas horas de funcionamento, seu ambiente e a qualidade da rede — para estimar quanto resta a cada componente.
Avançado — se você conhece as peças (opcional)
Da folha de dados do componente. Se ficar vazio, a calculadora usa valores típicos escolhidos pela Wertek.Tempo estimado até a renovação
Estimativa, não garantia. Supõe que o inversor fica energizado 24 horas por dia, funciona as horas informadas com carga e temperatura constantes, e que seus ventiladores giram sempre que ele funciona. Inversores reais não trabalham assim — e é disso que trata a última seção.
O impacto em números
Pegue um inversor em um painel a 35 °C, a 75 % de carga, funcionando 16 horas por dia em uma sala limpa. A calculadora dá 11,9 anos para os capacitores e 6,8 anos para os ventiladores. Agora mude uma coisa de cada vez:
- Se o painel trabalhar 10 °C mais quente, os capacitores caem de 11,9 anos para 6,0 anos.
- Com 2 % de desequilíbrio na tensão da rede, os capacitores caem de 11,9 anos para 9,7 anos.
- Se a sala tiver poeira, os ventiladores caem de 6,8 anos para 4,8 anos.
Se este inversor parar hoje, quanto custa cada hora de parada para a sua linha?
Leia a placa antes de supor a idade
O relógio de desgaste dos ventiladores começa quando o inversor é instalado e funciona. Os capacitores são diferentes: também envelhecem na prateleira. Antes da primeira partida, descubra quanto tempo o inversor ficou sem energia.
O que envelhece na prateleira e o que não
- Capacitores do barramento CC: envelhecem sem energia. No armazenamento a camada de óxido se degrada e a corrente de fuga sobe, mais rápido quanto mais quente o armazenamento (Nippon Chemi-Con). É isso que a reforma repara.
- Ventiladores: a vida é dada em horas de operação (L10), as horas em que giram (ebm-papst, RS DesignSpark). As fontes públicas consultadas não dão uma regra de vida em prateleira para ventiladores; para o desgaste deles, o que conta é o tempo girando.
Como saber quanto tempo ficou armazenado
Compare a data de fabricação com a data em que será energizado. A data de fabricação está na placa ou codificada no número de série; por exemplo, a ABB documenta quais dígitos do seu número de série dão o ano e a semana. Inversores de reserva no almoxarifado e os desligados na planta também contam: o que importa é o tempo sem energia. Se não for possível saber a data, trate como o pior caso e faça a reforma com o procedimento do fabricante.
Fonte: ABB p. 8
Como guardar um inversor de reserva
Os fabricantes de capacitores recomendam armazenar em temperatura e umidade normais, sem sol direto; o calor acelera o aumento da corrente de fuga (Nippon Chemi-Con). Mantenha o inversor limpo e seco, sem condensação (a ABB pede isso antes da reforma). A temperatura de armazenamento muda o limite: um fabricante permite 12, 24 ou 36 meses sem energia conforme o armazenamento a no máximo 50, 45 ou 40 °C (Schneider Electric). E um fabricante recomenda, como boa prática, energizar os inversores armazenados regularmente — mais ou menos a cada seis meses — na tensão nominal (KEB).
Situação → o que fazer
| Situação | O que fazer | Fonte |
|---|---|---|
| Menos de 1 ano sem energia | Partir sem reforma. | ABB p. 7 · KEB America |
| De 1 a 2 anos sem energia (até 3 em alguns modelos) | Reformar antes de usar: energizar sem carga de 30 minutos a uma hora, conforme o fabricante. Ver reforma | ABB pp. 6, 9 · KEB America |
| Mais de 2 anos (3 em alguns modelos) | Reformar com um circuito controlado: com a corrente limitada ou elevando a tensão aos poucos. Ver reforma | ABB pp. 6, 10 · KEB America |
| Data de fabricação ou de armazenamento desconhecida | Tratar como o pior caso: reformar com o procedimento do fabricante antes de energizar. Ver reforma | Recomendação da Wertek |
O que anotar no dia em que entra em serviço
A data de instalação — quando é energizado em serviço — e, se foi reformado, a data e o método usado. A calculadora acima conta a vida a partir da data de instalação: sem ela, toda estimativa começa no lugar errado.
Na Wertek, a placa do inversor guarda a data de instalação e a data de reforma dos capacitores, no histórico do ativo. Reformar não renova os capacitores, então não reinicia a vida estimada deles.
Ficou mais de um ano na prateleira? Reforme os capacitores antes de energizar
O relógio do desgaste começa quando o inversor é instalado e energizado, não quando foi fabricado; mas um inversor na prateleira não fica parado para os seus capacitores. Os fabricantes de inversores pedem que os capacitores do barramento CC sejam reformados antes da tensão plena se o inversor ficou sem energia por cerca de um ano ou mais. Pular essa etapa pode destruí-los na primeira partida.
Por que um capacitor armazenado precisa disso
No armazenamento, a camada de óxido que isola um capacitor eletrolítico de alumínio reage aos poucos com o eletrólito: cai a tensão que ele suporta e sobe a corrente de fuga, tanto mais quanto mais quente o armazenamento. Se a tensão plena for aplicada de uma vez, o calor dessa corrente de fuga pode perfurar o dielétrico e abrir a válvula de alívio do capacitor. Um tratamento de tensão controlado reconstrói o óxido e devolve a corrente de fuga ao nível normal.
O que os fabricantes de inversores pedem
| Tempo sem energia | O que o fabricante pede | Fonte |
|---|---|---|
| Menos de 1 ano | Não é preciso reformar. | ABB p. 7 |
| De 1 a 2 ou 3 anos, conforme o modelo | Ligar o inversor por 30 minutos sem carga antes de usá-lo. | ABB pp. 6, 9 |
| Mais de 2 ou 3 anos, conforme o modelo | Um circuito de reforma externo no barramento CC, com a corrente limitada (500 mA no máximo), pelo tempo que o fabricante indicar. | ABB pp. 6, 10 |
| 12, 24 ou 36 meses, se armazenado a no máximo 50, 45 ou 40 °C | Aplicar a tensão da rede por uma hora antes de partir o motor, sem que um comando de partida seja possível nesse período. | Schneider Electric |
| De 1 a 2 anos; mais de 2 anos | Operar o inversor por uma hora sem saída de modulação; depois de 2 anos, elevar a tensão de entrada devagar com um transformador variável. | KEB America |
Os fabricantes não traçam a linha no mesmo lugar: por anos e modelo de inversor, só por anos, ou também pela temperatura de armazenamento. Por isso o único procedimento válido é o do fabricante do seu inversor.
O procedimento, em termos gerais
- Antes de começar: desconectar e bloquear a alimentação, verificar zero volt dos terminais de entrada e CC para o terra, e nunca energizar a alimentação do inversor com um circuito de reforma conectado (ABB, pp. 9, 11).
- Aplica-se tensão aos capacitores de forma controlada, nunca a tensão plena de uma vez: com a corrente limitada — um fabricante a limita a 500 mA, com a tensão CC entre 1,35 e 1,45 vez a tensão nominal CA do inversor, ou a eleva aos poucos a partir de zero (ABB, p. 10) — ou elevando a entrada devagar com um transformador variável (KEB).
- O tempo depende de quanto ficou armazenado: de 30 minutos ou uma hora em armazenamentos curtos a tempos mais longos, definidos pelo fabricante, nos longos. O motor não é acionado e não se aplica carga.
- Ao final, esperar os capacitores descarregarem — um fabricante indica 5 minutos — e medir o barramento CC perto de zero antes de tocar em qualquer coisa (ABB, p. 11).
E se eu só deixar energizado por mais tempo?
Ajuda, mas só quando ficou pouco tempo armazenado: é o método curto das fontes. ABB: de 1 a 2 anos desligado (até 3 em algumas séries), 30 minutos sem carga. KEB: de 1 a 2 anos, uma hora sem saída para o motor. Schneider Electric: passado o limite de armazenamento, que depende da temperatura, uma hora com tensão de rede antes da partida.
Depois de muito tempo armazenado — mais de 2 ou 3 anos, conforme a fonte — mais horas não o tornam seguro, porque o problema é o primeiro instante: ao aplicar a tensão plena de uma vez sobre um óxido degradado, passa uma corrente de fuga grande, o capacitor aquece e pode falhar nesse momento (KEB; ABB, p. 7). O que evita isso é elevar a tensão aos poucos ou limitar a corrente: fonte CC com limite de corrente, resistor em série ou transformador variável (ABB, p. 10; KEB). Por isso as fontes mudam de método depois de certo tempo em vez de pedir mais horas.
Onde energizar sem carga ajuda de fato, sem essa janela, é na prevenção: energizar os inversores armazenados mais ou menos a cada seis meses na tensão nominal (KEB), para que nunca precisem da reforma controlada.
Alta tensão. A reforma é feita por pessoal qualificado, seguindo o procedimento do fabricante do seu inversor: tensões, tempos e circuitos dele. Esta página explica por quê; não é um procedimento.
Da estimativa ao controle com a Wertek
A calculadora supõe que as condições nunca mudam. Inversores reais trabalham mais quentes no verão, mudam de carga com a produção e acumulam poeira entre limpezas. A Wertek transforma a estimativa em um plano:
- Digitalize a placa e a data de instalação: o dado do qual depende cada estimativa.
- Um plano de manutenção que gera as ordens de serviço na data certa.
- Os técnicos recebem as ordens no app móvel, registram o trabalho e as fecham.
Proteja seus inversores críticos
Cadastrar o inversor e sua placa na Wertek é grátis. As ordens de serviço programadas vêm com os planos pagos.
Em que a estimativa se baseia
Capacitores do barramento CC: o calor dentro do capacitor
A vida de um capacitor eletrolítico de alumínio depende sobretudo da temperatura dentro dele. Os fabricantes de capacitores publicam a regra: quanto mais fresco trabalha o núcleo, mais ele dura — aproximadamente o dobro a cada 10 °C a menos. Os guias de estimativa deles também param em 15 anos.
Dentro de um inversor, essa temperatura sobe com três coisas: o ar ao redor do inversor, a carga (mais corrente é mais ripple aquecendo o capacitor por dentro) e o desequilíbrio da tensão da rede, que força ripple adicional pelo barramento CC. As horas parado mas energizado também envelhecem o capacitor, só que mais devagar.
Ventiladores: a graxa dos rolamentos
O que normalmente acaba com um ventilador é a graxa dos rolamentos. Os fabricantes de ventiladores informam a vida como L10 — as horas em que um de cada dez ventiladores já falhou — e a regra da indústria é que a vida da graxa cai aproximadamente pela metade a cada 15 °C a mais.
A graxa só envelhece enquanto o ventilador gira, então as horas de funcionamento pesam tanto quanto o calendário. A poeira a encurta ainda mais; não há lei pública de quanto, então esse efeito é uma suposição própria da Wertek, pensada para ser corrigida com evidência de campo.
O que é público e o que é próprio da Wertek
As duas regras acima — o calor encurta a vida dos capacitores e da graxa dos ventiladores — são públicas, e as fontes estão nos links abaixo.
A Wertek completa o resto com suposições próprias, pensadas para um inversor industrial típico: quanto o ar dentro do inversor é mais quente do que ao redor, quanto a carga e o desequilíbrio da rede aquecem os capacitores, a vida nominal típica das peças quando você não a informa, e quanto a poeira encurta a vida de um ventilador. Elas são corrigidas à medida que as trocas de peças são registradas. Se você conhece suas peças, informe os valores nominais nos campos avançados.
Fontes
Todas públicas. A página usa a regra que cada fonte descreve; as demais suposições são próprias da Wertek.
- Nippon Chemi-Con — Vida dos capacitores eletrolíticos de alumínio: a vida dobra a cada 10 °C, aquecimento por ripple, teto de 15 anos.
- ebm-papst — Fórmula L10 da vida mecânica dos ventiladores; a vida da graxa como limite habitual.
- RS DesignSpark — Por que a vida L10 importa em ventiladores; exemplo resolvido da vida da graxa caindo pela metade a cada 15 °C.
- Power Monitors — Como o desequilíbrio de tensão da rede aumenta o ripple do barramento CC de um inversor.
- ABB — Capacitor reforming instructions (3BFE64059629 Rev H) — Instruções de reforma de capacitores para inversores com capacitores eletrolíticos no barramento CC: quando reformar, métodos conforme o tempo sem energia, como ler a data de fabricação no número de série.
- Schneider Electric — FAQ FA337087 — Tempo de armazenamento antes da reforma para inversores Altivar Process, conforme a temperatura de armazenamento.
- Nippon Chemi-Con — Technical note (§8 Storage) — Nota técnica, armazenamento de capacitores eletrolíticos de alumínio: por que a corrente de fuga sobe e o tratamento de tensão que reforma o dielétrico.
- KEB America — VFD storage and capacitor reforming — Armazenamento e reforma de capacitores de inversores: limites por anos sem energia e energizar os inversores armazenados mais ou menos a cada seis meses como boa prática.